化學工藝學第9章--綠色化學化工概論

1、整理ppt第第9 9章章 綠色化學化工概論綠色化學化工概論整理ppt2主要內容主要內容9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念 9.1.1 9.1.1 綠色化學化工的定義及特點綠色化學化工的定義及特點 9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程 9.1.3 9.1.3 綠色化學原則綠色化學原則9.2 9.2 綠色化學工藝的途徑及實例綠色化學工藝的途徑及實例 9.2.1 9.2.1 綠色化學工藝的途徑綠色化學工藝的途徑 9.2.2 9.2.2 綠色化工過程實例綠色化工過程實例整理ppt39.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念當代當代全球環(huán)境十大問題

2、全球環(huán)境十大問題：大氣污染；臭氧層破壞；：大氣污染；臭氧層破壞；全球變暖；海洋污染；淡水資源緊張和污染；生物全球變暖；海洋污染；淡水資源緊張和污染；生物多樣性減少；環(huán)境公害；有毒化學品和危險廢物；多樣性減少；環(huán)境公害；有毒化學品和危險廢物；土地退化和沙漠化；森林銳減。土地退化和沙漠化；森林銳減。 - - 直接直接/ /間接與化學化工相關。間接與化學化工相關?；瘜W工業(yè)的化學工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展之路可持續(xù)發(fā)展之路在于：在建立與資源能在于：在建立與資源能源集約化相適應的化工技術體系的基礎上，通過制源集約化相適應的化工技術體系的基礎上，通過制定合理的產業(yè)政策和技術路線，發(fā)展清潔生產和資定合理的產業(yè)政策和技

3、術路線，發(fā)展清潔生產和資源綜合利用，以達到節(jié)約資源、能源、保護環(huán)境，源綜合利用，以達到節(jié)約資源、能源、保護環(huán)境，提高產業(yè)綜合效益的目的。提高產業(yè)綜合效益的目的。整理ppt49.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念綠色化學與化工綠色化學與化工是是2121世紀化學工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科世紀化學工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學基礎，其學基礎，其目的目的是將現有化工生產的技術路線從是將現有化工生產的技術路線從“先污染，后治理先污染，后治理”改變?yōu)楦淖優(yōu)椤皬脑搭^上根治污染從源頭上根治污染”。 整理ppt59.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念從環(huán)境友好的觀點出發(fā)，綠色化學與化工

4、是利用現從環(huán)境友好的觀點出發(fā)，綠色化學與化工是利用現代科學技術的原理和方法，減少或消滅對人類健康、代科學技術的原理和方法，減少或消滅對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、助劑、產物、副產物等的使用和產生，突出從源頭助劑、產物、副產物等的使用和產生，突出從源頭上根除污染，研究環(huán)境友好的新原料、新反應、新上根除污染，研究環(huán)境友好的新原料、新反應、新過程、新產品、實現化學工業(yè)與生態(tài)協調發(fā)展的宗過程、新產品、實現化學工業(yè)與生態(tài)協調發(fā)展的宗旨。旨。 9.1.1 9.1.1 綠色化學化工的定義及特點綠色化學化工的定義及特點整理ppt6綠色化學的

5、綠色化學的主要特點主要特點：原子經濟性原子經濟性，即在獲取新物，即在獲取新物質的轉化過程中充分利用每個原子，實現質的轉化過程中充分利用每個原子，實現“零排零排放放”，因此可以充分利用資源，又不產生污染。，因此可以充分利用資源，又不產生污染。 綠色化學綠色化學VSVS環(huán)境治理環(huán)境治理: : 源頭防止污染源頭防止污染VSVS末端治理末端治理9.1.1 綠色化學化工的定義及特點綠色化學化工的定義及特點9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.1 9.1.1 綠色化學化工的定義及特點綠色化學化工的定義及特點整理ppt9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程評價化學過程的標準：評價

6、化學過程的標準： 選擇性（選擇性（S）或或產率（產率（Y）零排放零排放原子經濟性原子經濟性環(huán)境因子環(huán)境因子9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程整理ppt（1 1）原子經濟性）原子經濟性9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程整理ppt原子經濟性原子經濟性： 衡量所有反應物轉變?yōu)樽罱K產物的量度。如衡量所有反應物轉變?yōu)樽罱K產物的量度。如果所有的反應物都被完全結合到產物中，則合成果所有的反應物都被完全結合到產物中，則合成反應是反應是100%100%的原子經濟性。

7、的原子經濟性。理想的原子經濟性反應理想的原子經濟性反應： 不用保護基團，無副產物。不用保護基團，無副產物。 加成反應和分子重排反應等是綠色反應，而加成反應和分子重排反應等是綠色反應，而消去反應和取代反應等原子經濟性較差。消去反應和取代反應等原子經濟性較差。 （1 1）原子經濟性）原子經濟性9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程整理ppt10復雜反應：復雜反應：A+B C+D F+G HC+D E H+I J E+ J PAE=Mr,P/(Mr,A+Mr,B+Mr,F+Mr,G+Mr,I) x 100% 分析清楚分析清楚原料（

8、反應物）、最終產物（目標原料（反應物）、最終產物（目標產物）產物）是什么；中間產物忽略。是什么；中間產物忽略。（1 1）原子經濟性）原子經濟性9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程整理ppt11 原子經濟性是綠色化學的重要原理之一，是化原子經濟性是綠色化學的重要原理之一，是化學家和化學工程師們用以指導其工作的主要尺度之學家和化學工程師們用以指導其工作的主要尺度之一。一。 通過對化學工藝過程的計量分析，合理設計有通過對化學工藝過程的計量分析，合理設計有機合成反應過程，提高反應的原子經濟性，可以節(jié)機合成反應過程，提高反應的原子經

9、濟性，可以節(jié)省資源和能源，提高化工生產過程的效率。省資源和能源，提高化工生產過程的效率。 （1 1）原子經濟性）原子經濟性9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程整理ppt12 環(huán)境因子（環(huán)境因子（environmental factor，E因子因子）是）是荷蘭有機化學教授荷蘭有機化學教授R.A.Shedom在在1992年提出年提出的一個量度標準，定義為每產出的一個量度標準，定義為每產出1kg目標產物所目標產物所產生的廢棄物的產生的廢棄物的kg數，即將反應過程中的廢棄數，即將反應過程中的廢棄物總量除以產物量。物總量除以產物量。

10、 （2 2）環(huán)境因子）環(huán)境因子9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程整理ppt13式中：廢棄物是指目標產物以外的所有副產物。式中：廢棄物是指目標產物以外的所有副產物。 由上式可見，其值越大，意味著廢棄物越多，由上式可見，其值越大，意味著廢棄物越多，對環(huán)境的負面影響就越大。對環(huán)境的負面影響就越大。 （2 2）環(huán)境因子）環(huán)境因子9.1 9.1 綠色化學化工的基本概念綠色化學化工的基本概念9.1.2 9.1.2 綠色化工過程綠色化工過程整理ppt14表表9-1 不同化工行業(yè)的不同化工行業(yè)的E因子因子比較比較E因子化工行業(yè)化工行業(yè)產

11、量規(guī)模產量規(guī)模/（t/a）/（kg副產物副產物/kg產物）產物）石油煉制石油煉制106108約約0.1大宗化工產品大宗化工產品104106 80時，時，H2O2分解顯著，分解顯著，S、Y都有所下降。都有所下降。9.2 9.2 綠色化學工藝的途徑及實例綠色化學工藝的途徑及實例9.2.2 9.2.2 綠色化工過程實例綠色化工過程實例一、環(huán)己酮肟的綠色生產工藝一、環(huán)己酮肟的綠色生產工藝（3）環(huán)己酮肟化反應條件）環(huán)己酮肟化反應條件 反應溫度：權衡反應溫度：權衡S、Y和和H2O2利用率利用率整理ppt36 壓力：壓力： 常壓下反應可進行；常壓下反應可進行； 加壓可加壓可氨的溶解度，氨的溶解度，氨氨/環(huán)己

12、酮摩爾比，對環(huán)己酮摩爾比，對S、Y有利。常用有利。常用p=0.180.3MPa。9.2 9.2 綠色化學工藝的途徑及實例綠色化學工藝的途徑及實例9.2.2 9.2.2 綠色化工過程實例綠色化工過程實例一、環(huán)己酮肟的綠色生產工藝一、環(huán)己酮肟的綠色生產工藝（3）環(huán)己酮肟化反應條件）環(huán)己酮肟化反應條件整理ppt37 原料配比原料配比 氨水氨水/環(huán)己酮環(huán)己酮=2/1 氨水易揮發(fā)，且過量有助于羥胺生成氨水易揮發(fā)，且過量有助于羥胺生成 過氧化氫過氧化氫/環(huán)己酮環(huán)己酮=（1.11.2）/1 過氧化氫易分解；過氧化氫易分解； 過多過氧化氫分解導致環(huán)己酮肟深度氧化等副反應過多過氧化氫分解導致環(huán)己酮肟深度氧化等副

13、反應9.2 9.2 綠色化學工藝的途徑及實例綠色化學工藝的途徑及實例9.2.2 9.2.2 綠色化工過程實例綠色化工過程實例一、環(huán)己酮肟的綠色生產工藝一、環(huán)己酮肟的綠色生產工藝（3）環(huán)己酮肟化反應條件）環(huán)己酮肟化反應條件整理ppt389.2 9.2 綠色化學工藝的途徑及實例綠色化學工藝的途徑及實例9.2.2 9.2.2 綠色化工過程實例綠色化工過程實例二、苯與乙烯烷基化制備乙苯二、苯與乙烯烷基化制備乙苯 整理ppt39表表9-3 分別以分別以AlCl3和固體酸為催化劑的生產方法對比和固體酸為催化劑的生產方法對比以以AlCl3為催化劑的生產方法為催化劑的生產方法以固體酸為催化劑的生產方法以固體酸為催化劑的生產方法無水無水AlCl3法法均相均相AlCl3法法氣相法氣相法液相法液相法原料要求原料要求